高中物理 1.2 动量 动量守恒定律课件 粤教版选修35.ppt

高中物理 选修3 5 粤教版 第二节动量动量守恒定律 目标定位 1 理解系统 内力 外力的概念 2 知道动量守恒定律的内容及表达式 理解其守恒的条件 3 会用动量守恒定律解决实际问题 一 系统 内力与外力1 系统 相互作用的 物体组成一个力学系统 2 内力 系统中 物体间的相互作用力 3 外力 系统 物体对系统内物体的作用力 二 动量守恒定律1 内容 如果一个系统 或者 这个系统的总动量保持不变 2 表达式 对两个物体组成的系统 常写成 m1v1 m2v2 两个或多个 外部 不受外力 所受到的合外力 m1v1 m2v2 3 成立条件 1 系统不受外力作用 2 系统受外力作用 但合外力 想一想如图1 2 1所示 在风平浪静的水面上 停着一艘帆船 船尾固定一台电风扇 正在不停地把风吹向帆面 船能向前行驶吗 为什么 图1 2 1 为零 答案不能 把帆船和电风扇看做一个系统 电风扇和帆船受到空气的作用力大小相等 方向相反 这是一对内力 系统总动量守恒 船原来是静止的 总动量为零 所以在电风扇吹风时 船仍保持静止 三 动量守恒定律的普适性动量守恒定律是一个独立的实验规律 它适用于目前为止物理学研究的 领域 想一想动量守恒定律和牛顿运动定律的适用范围是否一样 答案不一样 动量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围要广 自然界中 大到天体的相互作用 小到质子 中子等基本粒子间的相互作用都遵循动量守恒定律 而牛顿运动定律有其局限性 它只适用于低速运动的宏观物体 对于运动速度接近光速的物体 牛顿运动定律不再适用 一切 一 对动量守恒定律的理解1 研究对象相互作用的物体组成的系统 2 动量守恒定律的成立条件 1 系统不受外力或所受合外力为零 2 系统受外力作用 合外力也不为零 但合外力远远小于内力 此时动量近似守恒 3 系统所受到的合外力不为零 但在某一方向上合外力为零 则系统在该方向上动量守恒 3 动量守恒定律的几个性质 1 矢量性 公式中的v1 v2 v1 和v2 都是矢量 只有它们在同一直线上 并先选定正方向 确定各速度的正 负 表示方向 后 才能用代数方法运算 2 相对性 速度具有相对性 公式中的v1 v2 v1 和v2 应是相对同一参考系的速度 一般取相对地面的速度 3 同时性 相互作用前的总动量 这个 前 是指相互作用前的某一时刻 v1 v2均是此时刻的瞬时速度 同理 v1 v2 应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度 例1 单选 如图1 2 2所示 a b两物体质量之比ma mb 3 2 原来静止在平板小车c上 a b间有一根被压缩的弹簧 地面光滑 当弹簧突然释放后 则下列说法不正确的是 图1 2 2 a 若a b与平板车上表面间的动摩擦因数相同 a b组成系统的动量守恒b 若a b与平板车上表面间的动摩擦因数相同 a b c组成系统的动量守恒c 若a b所受的摩擦力大小相等 a b组成系统的动量守恒d 若a b所受的摩擦力大小相等 a b c组成系统的动量守恒答案a 解析如果a b与平板车上表面间的动摩擦因数相同 弹簧释放后a b分别相对小车向左 向右滑动 它们所受的滑动摩擦力fa向右 fb向左 由于ma mb 3 2 所以fa fb 3 2 则a b组成的系统所受的外力之和不为零 故其动量不守恒 a选项错 对a b c组成的系统 a b与c间的摩擦力为内力 该系统所受的外力的合力为零 故该系统的动量守恒 b d选项均正确 若a b所受摩擦力大小相等 则a b组成的系统的外力之和为零 故其动量守恒 c选项正确 故选a 针对训练 单选 如图1 2 3所示 甲木块的质量为m1 以v的速度沿光滑水平地面向前运动 正前方有一静止的 质量为m2的乙木块 乙上连有一轻质弹簧 甲木块与弹簧接触后 图1 2 3a 甲木块的动量守恒b 乙木块的动量守恒c 甲 乙两木块所组成系统的动量守恒d 甲 乙两木块所组成系统的动能守恒答案c 解析两木块在光滑水平地面上相碰 且中间有弹簧 则碰撞过程系统的动量守恒 机械能也守恒 故选项a b错误 选项c正确 甲 乙两木块碰撞前 后动能总量不变 但碰撞过程中有弹性势能 故动能不守恒 只是机械能守恒 选项d错误 二 动量守恒定律简单的应用1 动量守恒定律不同表现形式的表达式的含义 1 p p 系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p 2 p1 p2 相互作用的两个物体组成的系统 一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等 方向相反 3 p 0 系统总动量增量为零 4 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 相互作用的两个物体组成的系统 作用前的动量和等于作用后的动量和 2 应用动量守恒定律的解题步骤 1 确定相互作用的系统为研究对象 2 分析研究对象所受的外力 3 判断系统是否符合动量守恒条件 4 规定正方向 确定初 末状态动量的正 负号 5 根据动量守恒定律列式求解 例2 质量m1 10g的小球在光滑的水平桌面上以v1 30cm s的速率向右运动 恰遇上质量为m2 50g的小球以v2 10cm s的速率向左运动 碰撞后 小球m2恰好停止 则碰后小球m1的速度大小和方向如何 答案20cm s方向向左解析碰撞过程中 两小球组成的系统所受合外力为零 动量守恒 设向右为正方向 则各小球速度为v1 30cm s v2 10cm s v2 0 由动量守恒定律列方程m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 代入数据得v1 20cm s 故小球m1碰后的速度的大小为20cm s 方向向左 借题发挥处理动量守恒应用题 三步曲 1 判断题目涉及的物理过程是否满足动量守恒的条件 2 确定物理过程及其系统内物体对应的初 末状态的动量 3 确定正方向 选取恰当的动量守恒的表达式列式求解 例3 将两个完全相同的磁铁 磁性极强 分别固定在质量相等的小车上 水平面光滑 开始时甲车速度大小为3m s 乙